Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi THCS môn Vật Lí

Tài liệu cung cấp các bài tập, phương pháp giải bài toán của môn Vật Lí cấp THCS bao gồm 3 phần chính: chuyển động cơ học; áp suất của chất lỏng và chất khí; các bài toán về điều kiện cân bằng vật rắn và máy cơ đơn giản. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho giáo viên và học sinh trong quá trình học tập và bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật Lí.

v = với s: Quãng đường đi

t: Thời gian vật đi quãng đường sv: Vận tốc

2 Chuyển động không đều:

- Vận tốc trung bình của chuyển động không đều trên một quãng đường nào đó (tương ứngvới thời gian chuyển động trên quãng đường đó) được tính bằng công thức:

t

S

V TB = với s: Quãng đường đi

t: Thời gian đi hết quãng đường S

- Vận tốc trung bình của chuyển động không đều có thể thay đổi theo quãng đường đi

II Bài tập Dạng 1:Xác định thời điểm và vị trí gặp nhau của các chuyển động

Bài 1: Hai ôtô chuyển động đều ngược chiều nhau từ 2 địa điểm cách nhau 150km Hỏi sau bao

nhiêu lâu thì chúng gặp nhau biết rằng vận tốc xe thứ nhất là 60km/h và xe thứ 2 là 40km/h

Giải: Giả sử sau thời gian t(h) thì hai xe gặp nhau

Quãng đường xe 1đi được là S1 =v1.t =60.t

Quãng đường xe 2 đi được là S2 =v2.t =60.t

Vì 2 xe chuyển động ngược chiều nhau từ 2 vị trí cách nhau 150km

nên ta có: 60.t + 40.t = 150 => t = 1,5h

Vậy thời gian để 2 xe gặp nhau là 1h30’

Bài 2: Xe thứ nhất khởi hành từ A chuyển động đều đến B với vận tốc 36km/h Nửa giờ sau xe

thứ 2 chuyển động đều từ B đến A với vận tốc 5m/s Biết quãng đường AB dài 72km Hỏi sau baolâu kể từ lúc xe 2 khởi hành thì:

a Hai xe gặp nhau

b Hai xe cách nhau 13,5km

Giải: a Giải sử sau t (h) kể từ lúc xe 2 khởi hành thì 2 xe gặp nhau:

1

Khi đó ta có quãng đường xe 1 đi được là: S1 = v1(0,5 + t) = 36(0,5 +t)

Quãng đường xe 2 đi được là: S2 = v2.t = 18.t

Vì quãng đường AB dài 72 km nên ta có:

36.(0,5 + t) + 18.t = 72 => t = 1(h)Vậy sau 1h kể từ khi xe hai khởi hành thì 2 xe gặp nhau

Trường hợp 1: Hai xe chưa gặp nhau và cách nhau 13,5 km

Gọi thời gian kể từ khi xe 2 khởi hành đến khi hai xe cách nhau 13,5 km là t2

Quãng đường xe 1 đi được là: S1’ = v1(0,5 + t2) = 36.(0,5 + t2)

Quãng đường xe đi được là: S2’ = v2t2 = 18.t2

Theo bài ra ta có: 36.(0,5 + t2) + 18.t +13,5 = 72 => t2 = 0,75(h)

Vậy sau 45’ kể từ khi xe 2 khởi hành thì hai xe cách nhau 13,5 km

Trường hợp 2: Hai xe gặp nhau sau đó cách nhau 13,5km

Vì sau 1h thì 2 xe gặp nhau nên thời gian để 2 xe cách nhau 13,5km kể từ lúc gặp nhau là

t3 Khi đó ta có:

18.t3 + 36.t3 = 13,5 => t3 = 0,25 h

Vậy sau 1h15’ thì 2 xe cách nhau 13,5km sau khi đã gặp nhau

Bài 3: Một người đi xe đạp với vận tốc v1 = 8km/h và 1 người đi bộ với vận tốc v2 = 4km/h khởihành cùng một lúc ở cùng một nơi và chuyển động ngược chiều nhau Sau khi đi được 30’, người

đi xe đạp dừng lại, nghỉ 30’ rồi quay trở lại đuổi theo người đi bộ với vận tốc như cũ Hỏi kể từlúc khởi hành sau bao lâu người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ?

Giải: Quãng đường người đi xe đạp đi trong thời gian t1 = 30’ là:

Kể từ lúc này xem như hai chuyển động cùng chiều đuổi nhau

Thời gian kể từ lúc quay lại cho đến khi gặp nhau là: t = s/v1 - v2 = 2 (h)

Vậy sau 3h kể từ lúc khởi hành, người đi xe đạp kịp người đi bộ

−thay số: t =

412

Dạng 2: Bài toán về tính quãng đường đi của chuyển động

Bài 1: Một người đi xe đạp từ A đến B với vận tốc v1 = 12km/h nếu người đó tăng vận tốc lên3km/h thì đến sớm hơn 1h

a Tìm quãng đường AB và thời gian dự định đi từ A đến B

b Ban đầu người đó đi với vận tốc v1 = 12km/h được quãng đường s1 thì xe bị hư phải sửachữa mất 15 phút Do đó trong quãng đường còn lại người ấy đi với vận tốc v2 = 15km/h thì đếnnơi vẫn sớm hơn dự định 30’ Tìm quãng đường s1

Giải: a Giả sử quãng đường AB là s thì thời gian dự định đi hết quãng đường AB là

t v

=

Thời gian sửa xe: t h

4

1'

'

v

S S

Theo bài ra ta có:

2

1)'4

1'

2 1

15.12.4

1

4

1

1 2

2 1

Bài 3: Một viên bi được thả lăn từ đỉnh dốc xuống chân dốc Bi đi xuống nhanh dần và quãng

đường mà bi đi được trong giây thứ i là S i = −4i 2 (m) với i = 1; 2; ;n

a Tính quãng đường mà bi đi được trong giây thứ 2; sau 2 giây

b Chứng minh rằng quãng đường tổng cộng mà bi đi được sau n giây (i và n là các số tựnhiên) là L(n) = 2 n2(m)

Giải:

a Quãng đường mà bi đi được trong giây thứ nhất là: S1 = 4-2 = 2 m

Quãng đường mà bi đi được trong giây thứ hai là: S2 = 8-2 = 6 m

Quãng đường mà bi đi được sau hai giây là: S2’ = S1 + S2 = 6 + 2 = 8 m

b Vì quãng đường đi được trong giây thứ i là S(i) = 4i – 2 nên ta có:

nên L(n) = 2n2 (m)

Bài 4: Người thứ nhất khởi hành từ A đến B với vận tốc 8km/h Cùng lúc đó người thứ 2 và thứ 3

cùng khởi hành từ B về A với vận tốc lần lượt là 4km/h và 15km/h khi người thứ 3 gặp người thứnhất thì lập tức quay lại chuyển động về phía người thứ 2 Khi gặp người thứ 2 cũng lập tức quaylại chuyển động về phía người thứ nhất và quá trình cứ thế tiếp diễn cho đến lúc ba người ở cùng

1 nơi Hỏi kể từ lúc khởi hành cho đến khi 3 người ở cùng 1 nơi thì người thứ ba đã đi đượcquãng đường bằng bao nhiêu? Biết chiều dài quãng đường AB là 48km

4

Giải:Vì thời gian người thứ 3 đi cũng bằng thời gian người thứ nhất và người thứ 2 đi là t và ta

có: 8t + 4t = 48 ⇒t =1248 =4hVì người thứ 3 đi liên tục không nghỉ nên tổng quãngđường người thứ 3 đi là S3 = v3 t = 15.4 = 60km

Dạng 3: Xác định vận tốc của chuyển động

Bài 1: Một học sinh đi từ nhà đến trường, sau khi đi được 1/4 quãng đường thì chợt nhớ mình

quên một quyển sách nên vội trở về và đi ngay đến trường thì trễ mất 15’

a Tính vận tốc chuyển động của em học sinh, biết quãng đường từ nhà tới trường là s =6km Bỏ qua thời gian lên xuống xe khi về nhà

b Để đến trường đúng thời gian dự định thì khi quay về và đi lần 2 em phải đi với vận tốcbao nhiêu?

Giải: a Gọi t1 là thời gian dự định đi với vận tốc v, ta có: t1 = s/v(1)

Do có sự cố để quên sách nên thời gian đi lúc này là t2 và quãng đường đi là

Bài 2: Hai xe khởi hành từ một nơi và cùng đi quãng đường 60km Xe một đi với vận tốc

30km/h, đi liên tục không nghỉ và đến nơi sớm hơn xe 2 là 30 phút Xe hai khởi hành sớm hơn 1hnhưng nghỉ giữa đường 45 phút Hỏi:

a Vận tốc của hai xe

b Muốn đến nơi cùng lúc với xe 1, xe 2 phải đi với vận tốc bao nhiêu?

Giải: a.Thời gian xe 1 đi hết quãng đường là: h

1 = = =Thời gian xe 2 đi hết quãng đường là:

5

h t

602

b Để đến nơi cùng lúc với xe 1 tức thì thời gian xe hai đi hết quãng đường là:

h t

60'

'2

Bài 3: Ba người đi xe đạp từ A đến B với các vận tốc không đổi Người thứ nhất và người thứ 2

xuất phát cùng một lúc với các vận tốc tương ứng là v1 = 10km/h và v2 = 12km/h Người thứ baxuất phát sau hai người nói trên 30’, khoảng thời gian giữa 2 lần gặp của người thứ ba với 2người đi trước là ∆t 1= h Tìm vận tốc của người thứ 3

Giải: Khi người thứ 3 xuất phát thì người thứ nhất cách A 5km, người thứ 2 cách A là 6km Gọi t1

và t2 là thời gian từ khi người thứ 3 xuất phát cho đến khi gặp người thứ nhất và người thứ 2

Ta có:

12

612

6

10

510

5

3 2 2 2

3

3 1 1 1

3

−

=

⇒+

=

−

=

⇒+

=

v t t t

v

v t t t

v

Theo đề bài ∆t=t2−t1=1nên

012023

110

512

6

3

2 3 3

3

=+

48023

km/h15

Giá trị của v3 phải lớn hơn v1 và v2 nên ta có v3 = 15km/h

Bài 4 Một người đi xe đạp chuyển động trên nửa quãng đường đầu với vận tốc 12km/h và nửa

quãng đường sau với vận tốc 20km/h

Xác định vận tốc trung bình của xe đạp trên cả quãng đường ?

=

Thời gian chuyển động trên nửa quãng đường sau là : 2

2

S t V

=

Bài 5: Lúc trời không gió, một máy bay bay từ địa điểm M đến địa điểm N theo một đường thẳng

với vận tốc không đổi 120m/s mất thời gian 2h Khi bay trở lại, gặp gió nên bay từ N đến M mấtthời gian 2h 20phút Xác định vận tốc của gió

Giải:

Gọi v r 1,2

là vận tốc của máy bay đối với gió, v r 2,3

là vận tốc của gió đối với vật mặt đất, v r 1,3

là vậntốc của máy bay đối với mặt đất

Theo giả thiết : v 1,2 = 120m/s

Công thức công vận tốc : vr1,3 = vr1,2 + vr2,3

Khi máy bay bay từ M đến N : không có gió nên v 2,3 = 0.

Từ (1) → v 1,3 = v 1,2 = 120km/h

Khoảng cách hai địa điểm MN là : s MN v t = = 1,3 1 = 120.2.3600 864000m =

Khi máy bay bay từ N đến M : ngược gió

Vậy vận tốc của gió là 17,1m/s

Dạng 4: Giải bằng phương pháp đồ thị – các bài toán cho dưới dạng đồ thị.

Bài 1: (Giải bài toán 1.3 bằng đồ thị)

Một người đi xe đạp với vận tốc v1 = 8km/h và 1 người đi bộ với vận tốc v2 = 4km/h khởihành cùng một lúc ở cùng một nơi và chuyển động ngược chiều nhau Sau khi đi được 30’, người

đi xe đạp dừng lại, nghỉ 30’ rồi quay trở lại đuổi theo người đi bộ với vận tốc như cũ Hỏi kể từlúc khởi hành sau bao lâu người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ?

Giải: Từ đề bài ta có thể vẽ được đồ thị như sau:

Dựa vào đồ thị ta thấy xe đạp đi quãng đường trên ít hơn người đi bộ 1,5h Do đó

h t t

đi bộ

đi xe đạp

Vậy sau 3h kể từ lúc khởi hành người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ.

Bài 2: Giải bài 2.1 Bằng phương pháp đô thị

Một người đi xe đạp từ A đến B với vận tốc v1 = 12km/h nếu người đó tăng vận tốc lên3km/h thì đến sớm hơn 1h

a Tìm quãng đường AB và thời gian dự định đi từ A đến B

b Ban đầu người đó đi với vận tốc v1 = 12km/h được quãng đường s1 thì xe bị hư phải sửachữa mất 15 phút Do đó trong quãng đường còn lại người ấy đi với vận tốc v2 = 15km/h thì đếnnơi vẫn sớm hơn dự định 30’ Tìm quãng đường s1

v1 1+ 2 4,5− 1−0,25 =60→ 1=1,75

Hay s1=v1t1=15km

Bài 3: Một chuyển động dọc theo trục

Ox cho bởi đồ thị (hình vẽ)

a Hãy mô tả quá trình chuyển động

b Vẽ đồ thị phụ thuộc thời gian của

vận tốc chuyển động

c Tính vận tốc trung bình của

chuyển động trong 3 phút đầu tiên và vận

tốc trung bình của chuyển động trong 5

a Chuyển động được diễn trong 8 phút.

- Phút đầu tiên vật chuyển động đều với vận tốc 5m/phút

Dạng 5: Tính vận tốc trung bình của chuyển động không đều

Bài 1: Một ô tô vượt qua một đoạn đường dốc gồm 2 đoạn: Lên dốc và xuống dốc, biết thời gian

lên dốc bằng nửa thời gian xuống dốc, vận tốc trung bình khi xuống dốc gấp hai lần vận tốc trungbình khi lên dốc Tính vận tốc trung bình trên cả đoạn đường dốc của ô tô Biết vận tốc trung bìnhkhi lên dốc là 30km/h

Giải:Gọi S1 và S2 là quãng đường khi lên dốc và xuống dốc

S t

s

3

53

5

1 1

-5

Bài 2: Một người đi từ A đến B

3

1 quãng đường đầu người đó đi với vận tốc v1,

3

2 thời gian cònlại đi với vận tốc v2 Quãng đường cuối cùng đi với vận tốc v3 tính vận tốc trung bình trên cảquãng đường

Giải: Gọi S1 là

3

1 quãng đường đi với vận tốc v1, mất thời gian t1

S2 là quãng đường đi với vận tốc v2, mất thời gian t2

S3 là quãng đường cuối cùng đi với vận tốc v3 trong thời gian t3

S là quãng đường AB

Theo bài ra ta có: s v t t v

s s

1 1 1 1

s s

Từ (2) và (3) suy ra t v s ( vs v ) t v s2 ( v2s v3)

2 2 3 2 3

3

4

;2

=

=Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là:

v v

v v v v v

v v

v v

t t t

vTB s

3 2 1

3 2 1

3 2 3

2 1

3 2

232

3

42

3

23

1

1

++

+

=+

+++

=++

=

Bài tập tham khảo:

Bài 1: Một người đi xe máy từ A B cách nhau 2400m Nữa quãng đường đầu xe đi với vận tốc

v1, nữa quãng đường sau xe đi với vận tốc Xác định các vận tốc v1, v2 sao cho sau 10 phút người

ấy đến được B

Giải: Thời gian xe chuyển động với vận tốc v1 :

Thời gian xe chuyển động với vận tốc v2 :

Ta có: t1 + t2 = 10 phút = 1/6 giờ

6

1

2 1 + 1 =

⇒

v

S v

S

2.2 23.. 61

1 1

S S

./6,212

4,2.3.62

.3.6

⇒

./8,102

1

Bài 2: Một vật xuất phát từ A chuyển động về B cách A 630m với vận tốc 13m/s Cùng lúc một

vật khác chuyển động từ B về A Sau 35 giây hai vật gặp nhau Tính vận tốc của vật 2 và vị trí haivật gặp nhau

Giải: Gọi S1; S2 là quãng đường đi được 35 giây của các vật

10

6302

Vận tốc vật 2: v2 = 18 – 13 = 5 m/s

Vị trí gặp nhau cách A một đoạn: AC = v1 t = 13 35 = 455 m

Bài 3: Một chiếc xuồng máy chuyển động trên một dòng sông Nếu xuồng chạy xuôi dòng từ A

B thì mất 2 giờ, nếu xuồng chạy ngược dòng từ B về A mất 3 giờ Tính vận tốc của xuồng máy khi nước yên lặng và vận tốc của dòng nước Biết khoảng cách AB là 60 km

Giải: Gọi v là vận tốc của xuồng khi nước yên lặng

v’ là vận tốc của dòng nước

Khi xuồng chạy xuôi dòng, vận tốc thực của xuồng là:

v v

v1 = + ′Thời gian chạy xuôi dòng của xuồng là 2 giờ nên:

2

601

t

AB v v

Khi xuồng chạy ngược dòng, vận tốc thực của xuồng là:

v v

Thời gian chạy ngược dòng của xuồng là 3 giờ nên :

)/(203

602

h km t

AB v

Giải hệ pt (1) và (2) ta được: v =25 km/h và v’ = 5 km/h

Bài 4: Lúc 7 giờ , hai xe cùng xuất phát từ 2 điểm A và B cách nhau 24km, chúng chuyển động

thẳng đều và cùng chiều từ A đến B xe thứ nhất khởi hành từ A với vận tốc là 42km/h, xe thứ 2

từ B với vận tốc 36 km/h

a Tìm khoảng cách 2 xe sau 45 phút kể từ lúc xuất phát

b Hai xe có gặp nhau không? Nếu có chúng gặp nhau lúc mấy giờ? ở đâu ?

a) Tìm thời gian canô đi ngược dòng từ bến nọ đến bến kia?

b)Giả sử không nghỉ lại ở bến tới Tìm thời gian canô đi và về ?

Hướng dẫn giải:

a/ Đổi 2m/s = 7,2 km/h

Khi ngược dòng thì vận tốc của canô là:

25km/h – 7,2 km/h = 17,8 km/h Thời gian canô đi ngược dòng là: t = S/v = 90/17,8 = 5,05h hay 5h3ph

b/ Thời gian canô xuôi dòng là: t’ = 90 2 48

Bài 6:Trên một đường gấp khúc tạo thành tam giác đều ABC cạnh AB = 30m, có hai xe cùng xuất

phát tại A Xe (1) đi theo hướng AB với vận tốc v1 = 3m/s; xe (2) theo hướng AC với vận tốc v2 =2m/s Mỗi xe chạy 5 vòng cả hai xe chuyển động coi như đều Hãy xác định số lần hai xe gặpnhau?

A

V1 v2

B C

Giải:Cả đoạn đường ABC dài là 30m 3 = 90m

Hai xe gặp nhau khi tổng quãng đường đi được bằng chu vi của tam giác ABC Vậy ta có : v1t + v2t = 90

Hai vật chuyển động cùng chiều trên hai đường tròn đồng tâm, có chu vi lần lượt là : C1= 50m

và C2= 80m Chúng chuyển động với các vận tốc lần lượt là: v1= 4m/s và v2= 8m/s Giả sử tạimột thời điểm cả hai vật cùng nằm trên cùng một bán kính của vòng tròn lớn, thì sau bao lâuchúng lại nằm trên cùng một bán kính của vòng tròn lớn?

50

= 12,5 (s)

12

Thời gian vật thứ hai đi hết một vòng tròn lớn là:

2

t = 2

2

v

C

= 8

Mà x, y phải nguyên dương và nhỏ nhất do đó ta chọn x=4 và y=5

Nên thời gian chuyển động của hai vật là: T = t1x= 12,5.4= 50 (s)

Ta có: C2= T(v2 −v3) ⇒ T =

3 2

2

v v

Giải:

Khi người thứ ba xuất phát thì người thứ nhất cách A là 5 km, người thứ hai cách A là 6 km Gọi t1 và t2 là thời gian từ khi người thứ ba xuất phát cho đến khi gặp người thứ nhất và ngườithứ hai ta có :

3 1

v t = 5+10t1 ⇒t1=

3

510

V − (2) Theo đề bài : Vt= t2−t1= 1 nên:

3

612

510

V − = 1 ⇒ 2

3 23 3 120 0

V − V + = (3) Giải pt(3) ta được:

V3 =15 hoặc V3=8.

Nghiệm cần tìm phải lớn hơn V V1, 2 nên ta có V3 =15 (km/h)

Bài 9 :

Trên một đoạn đường thẳng có ba người chuyển động, một người đi xe máy, một người đi xe đạp

và một người đi bộ ở giữa hai người đi xe đạp và đi xe máy Ở thời điểm ban đầu, ba người ở ba

13

C B

A

vị trí mà khoảng cách giữa người đi bộ và người đi xe đạp bằng một phần hai khoảng cách giữangười đi bộ và người đi xe máy Ba người đều cùng bắt đầu chuyển động và gặp nhau tại mộtthời điểm sau một thời gian chuyển động Người đi xe đạp đi với vận tốc 20km/h, người đi xemáy đi với vận tốc 60km/h và hai người này chuyển động tiến lại gặp nhau; giả thiết chuyển độngcủa ba người là chuyển động thẳng đều Hãy xác định hướng chuyển động và vận tốc của người

⇒ = ) Người đi xe máy

s >s > suy ra: người đi bộ đi theo hướng từ B đến C( cùng chiều với xe máy)

Vận tốc của người đi bộ:

Trong đó: h là khoảng cách từ điểm tính áp suất đến mặt chất lỏng (đơn vị m)

d, D trọng lượng riêng (N/m3); Khối lượng riêng (Kg/m3) của chất lỏng

P: áp suất do cột chất lỏng gây ra (N/m2)

b) áp suất tại một điểm trong chất lỏng.

P = P 0 + d.h

P0: áp khí quyển (N/m2)

d.h: áp suất do cột chất lỏng gây ra

P: áp suất tại điểm cần tính

5/ Bình thông nhau.

15

- Bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng ở hai nhánh luônluôn bằng nhau.

- Bình thông nhau chứa nhiều chất lỏng khác nhau đứng yên, mực mặt thoáng không bằngnhau nhưng các điểm trên cùng mặt ngang (trong cùng một chất lỏng) có áp suất bằng nhau (hìnhbên)

B

A

P P

h d P P

h d P P

2 2 0

1 1 0

6/ Lực đẩy Acsimet- Sự nổi.

F = d.V - d: Trọng lượng riêng của chất lỏng hoặc chất khí (N/m 3 )

Xét áp suất tại cùng một vị trí so với mặt thoáng chất lỏng hoặc xét áp suất tại đáy bình

Bài 1: Trong một bình nước có một hộp sắt rỗng nổi, dưới đáy hộp có một dây chỉ treo 1 hòn bi

thép, hòn bi không chạm đáy bình Độ cao của mực nước sẽ thay đổi thế nào nếu dây treo quả cầu

bị đứt

Giải : Gọi H là độ cao của nước trong bình.

Khi dây chưa đứt áp lực tác dụng lên đáy cốc là: F1 = d0.S.H

Trong đó: S là diện tích đáy bình d 0 là trọng lượng riêng của nước.

Khi dây đứt lực ép lên đáy bình là:

F2 = d0Sh + Fbi

Với h là độ cao của nước khi dây đứt Trọng lượng của hộp + bi + nước không thay đổinên F1 = F2 hay d0S.H = d0.S.h +Fbi

Vì bi có trọng lượng nên Fbi > 0 =>d.S.h <d.S.H => h <H => mực nước giảm

Bài 2: Một cái cốc hình trụ, chưa một lượng Nước và một lượng Thuỷ Ngân có cùng khối lượng

Độ cao tổng cộng của các chất lỏng trong cốc là H = 146cm Tính áp suất P của các chất lỏng lên đáy cốc , biết khối lượng riêng của nước là D1 = 1g/cm3 , của thuỷ ngân là D2 = 13,6g/cm3

Giải: Gọi h1 và h2 là độ cao của cột Nước và cột Thuỷ Ngân Ta có: H = h1 + h2 (1)

Khối lượng Nước và Thuỷ Ngân bằng nhau:

mnước = mthuỷ ngân  V1 .D1 = V2.D2  S.h1.D1 = S.h2.D2 h1.D1 = h2.D2 (2)

S là diện tích đáy bình

Áp suất của nước và của thuỷ ngân lên đáy bình là :

16

S

D h S D

h S S

1 2

2 1

2 1

1 1

2 1 1

2 2 1

D D

H D h

D D

H D h

h

H h

h h D

D D h

h D D

2

10

D D

H D D D D

H D D P

136001000

46,1.13600.1000.2.10

2

2 1

2

D D

H D D

+

=+

=

⇒

Bài 3: Bình A hình trụ có tiết diện 6 cm2 chứa nước đến độ cao 20 cm Bình hình trụ B có tiếtdiện 12 cm2 chứa nước đến độ cao 60 cm Ngườ ta nối chúng thông nhau ở đáy bằng một ống dẫnnhỏTìm độ cao cột nước ở mỗi bình Coi đáy của hai bình ngang nhau và lượng nước chứa trongống dẫn là không đáng kể

Giải: Gọi h1, h2 là chiều cao cột nước ban đầu trong các bình A và B ; S1, S2là diện tích đáycủa bình A và B, h là độ cao cột nước ở hai bình sau khi nối thông đáy

Thể tích nước chảy từ bình B sang bình A: VB = (h2 - h)S2

Bài 4: Hai bình giống nhau có dạng hình nón cụt (hình

vẽ) nối thông đáy, có chứa nước ở nhiệt độ thường Khi

khoá K mở, mực nước ở 2 bên ngang nhau Người ta

đóng khoá K và đun nước ở bình B Vì vậy mực nước

trong bình B được nâng cao lên 1 chút Hiện tượng xảy

ra như thế nào nếu sau khi đun nóng nước ở bình B thì

Giải : Xét áp suất đáy bình B Trước khi đun nóng p = d h

Sau khi đun nóng p1 = d1h1 Trong đó h, h1 là mực nước trong bình trước và sau khi đun.d,d1 là trọng lượng riêng của nước trước và sau khi đun

17

=(V,V1 là thể tích nước trong bình B trước và sau khi đun )

Bài 5 : Người ta lấy một ống xiphông

bên trong đựng đầy nước nhúng một

đầu vào chậu nước, đầu kia vào chậu

đựng dầu Mức chất lỏng trong 2 chậu

ngang nhau Hỏi nước trong ống có

chảy không, nếu có chảy thì chảy theo

hướng nào ?

Giải : Gọi P0 là áp suất trong khí quyển, d1và d2 lần lượt là trọng lượng riêng của nước vàdầu, h là chiều cao cột chất lỏng từ mặt thoáng đến miệng ống Xét tại điểm A (miệng ống nhúngtrong nước )

PA = P0 + d1h

Tại B ( miệng ống nhúng trong dầu PB = P0 + d2h

Vì d1 > d2 => PA> PB Do đó nước chảy từ A sang B và tạo thành 1 lớp nước dưới đáy dầu

và nâng lớp dầu lên Nước ngừng chảy khi d1h1= d2 h2

Bài 6 : Hai hình trụ A và B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lượt là

100cm2 và 200cm2 được nối thông đáy bằng một ống nhỏ qua

khoá k như hình vẽ Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đó

đổ 3 lít dầu vào bình A, đổ 5,4 lít nước vào bình B Sau đó mở

khoá k để tạo thành một bình thông nhau Tính độ cao mực chất

lỏng ở mỗi bình Cho biết trọng lượng riêng của dầu và của nước

⇒ h1 + 2.h2= 54 cm (1)

Độ cao mực dầu ở bình B: h3 = 30( )

100

10

a)Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu ?(Biết khối lượng riêngcủa nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3

b)Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có chiều dài l = 20cm ;tiết diện S’ = 10cm2

Giải:a)Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l Ta có trọng lượng của thanh:

P = 10.D2.S’.l Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước :

V = ( S – S’).hLực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh : F1 = 10.D1(S – S’).h

Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H +∆h =H + h

D

D

.2 1

H’ = 25 cma) Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F

Do thanh cân bằng nên :

F2

S

’ F l

Do thanh cân bằng nên: P = F1

⇒ 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h

S

S S D

D

'

'.2

D S S

Từ pt(*) suy ra :

2 1

2 1 S' 3.S' 30cm h

l D

x S

V S S

cm h D

D h

3

84

1.2

Bài 8 : Một chiếc vòng bằng hợp kim vàng và bạc, khi cân trong không khí có trọng lượng P0=3N Khi cân trong nước, vòng có trọng lượng P = 2,74N Hãy xác định khối lượng phần vàng vàkhối lượng phần bạc trong chiếc vòng nếu xem rằng thể tích V của vòng đúng bằng tổng thể tíchban đầu V1 của vàng và thể tích ban đầu V2 của bạc Khối lượng riêng của vàng là 19300kg/m3,của bạc 10500kg/m3

Giải: Gọi m1, V1, D1 ,là khối lượng, thể tích và khối lượng riêng của vàng

Gọi m2, V2, D2 ,là khối lượng, thể tích và khối lượng riêng của bạc

Khi cân ngoài không khí

P0 = ( m1 +m2 ).10 (1) Khi cân trong nước

P = P0 - (V1 + V2).d = 10

2

2 1

1 2

m m

11

D

D =P - P0. − 1

1

D D

Thay số ta được m 1 =59,2g và m 2 = 240,8g

Bài tập tham khảo :

1) Người ta thả 1 hộp sắt rỗng nổi lên trong một bình nước ỏ tâm của đáy hộp có 1 lỗhổng nhỏ được bịt kín bằng 1 cái nút có thể tan trong nước Khi đó mực nước so với đáy bình là

H Sau một thời gian ngắn, cái nút bị tan trong nước và hộp bị chìm xuống đáy Hỏi mực nướctrong bình có thay đổi không? Thay đổi như thế nào?

ĐS : Mực nước giảm.

20

(II) Bài tập về máy ép dùng chất lỏng, bình thông nhau.

Giải : Chọn điểm tính áp suất ở mặt

dưới của pitông 2Khi chưa đặt quả cân thì:

)1(2

2 0

1

1

S

m h D S

m + = ( D0 là khối lượng riêngcủa nước )

Khi đặt vật nặng lên pitông lớn thì :

2

2 1 1

1 2

2 1

1

S

m S

m S

m S

m S

m m

=+

m

1 0 0

2 0

1

1

S

m S

m H D

S

m D h H S

S

h S D D h

(

2

1 2

1 0

lượng nước đến chiều cao h1= 18 cm, sau đó đổ

lên trên mặt nước một lớp chất lỏng cao h2= 4

a) Độ chênh lệch chiều cao của mặt thoáng chất lỏng ở 2 bình

b) Tính thể tích nước chảy qua khoá K Biết diện tích đáy của bình A là 12 cm2

Giải: a) Xét điểm N trong ống B nằm tại mặt phân cách giữa nước và chất lỏng 3 Điểm M trong

A nằm trên cùng mặt phẳng ngang với N Ta có:

3 3 2 2 1

N M

( Với x là độ dày lớp nước nằm trên M)

Bài 1: Bình thông nhau gồm 2 nhánh hình trụ có

tiết diện lần lượt là S1, S2 và có chứa nước.Trên

mặt nước có đặt các pitông mỏng, khối lượng m1

và m2 Mực nước 2 bên chênh nhau 1 đoạn h

a) Tìm khối lượng m của quả cân đặt lên

pitông lớn để mực nước ở 2 bên ngang nhau

b) Nếu đặt quả cân trên sang pitông nhỏ thì

mực nước lúc bây giờ sẽ chênh nhau 1 đoạn H bao

h

S1

S2B A